JP5016979B2 - データ収集装置 - Google Patents

Description

本発明は、データ収集装置に係り、特に、屋外の環境情報を収集するデータ収集装置に関する。

近年のＩＴ化に伴い、インターネットといった電気通信回線を用いた情報通信技術が様々な分野で活用されている。例えば、周囲環境の情報を収集するデータ収集装置を遠隔地に設置して、このデータ収集装置からの情報を電気通信回線を介して集計して一元的に管理したり、データ収集装置によって収集された情報を自宅にて閲覧したりするといったことが可能となる。このようなデータ収集装置は、屋外に設置されており、気温、湿度、日射量等の環境情報といった種々の情報を収集する（例えば、特許文献１参照）。

データ収集装置は、収集したデータに関する内部処理を行う演算処理装置等の電子部品をハウジング内部に搭載している。演算処理装置は、例えば、ＣＰＵ等を主体に構成されている。
特許３８５１９５４号公報

ところで、データ収集装置に搭載される電子部品は、その動作が保証された温度や湿度の動作保証範囲が設定されており、データ収集装置が屋外に設置されて使用されるため、外部環境の変化や電子部品の発熱等に起因して、ハウジング内部の環境が動作保証温度範囲から外れてしまう虞がある。このケースでは、電子部品の動作が不安定となり、データ収集装置が誤動作を起こしてしまう可能性がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内部環境の変化にともなうデータ収集装置の誤動作を未然に抑制することである。

かかる課題を解決するために、本発明は、屋外の環境情報を収集するデータ収集装置において、屋外に設置されるとともに、環境情報の収集に必要な電子部品が収容された本体ハウジングと、本体ハウジング内部の温度および湿度を検出する内部環境検出部と、本体ハウジング内部の温度または湿度を調整する内部環境調整部と、本体ハウジングの内部環境が予め設定された基準環境範囲内となるように、内部環境検出部の検出結果に基づいて、内部環境調整部を制御する内部環境制御部とを有する。

また、本発明において、内部環境調整部は、本体ハウジングに形成された通気用の開口において開閉自在に設けられたシャッター部で構成されていることが好ましい。この場合、内部環境制御部は、内部環境検出部によって検出された温度が基準環境範囲の上限温度を規定する制御開始温度に到達した場合、シャッター部を開状態に制御し、その後、内部環境検出部によって検出された温度が制御開始温度よりも低い温度に設定された制御終了温度へと到達したことを条件に、シャッター部を閉状態に制御することが望ましい。

また、本発明において、内部環境調整部は、開口の近傍に配置されて回転駆動する環境用ファンを有していることが好ましい。ここで、内部環境制御部は、内部環境検出部によって検出された温度が基準環境範囲の上限温度を規定する制御開始温度に到達した場合、環境用ファンを回転状態に制御し、その後、内部環境検出部によって検出された温度が制御開始温度よりも低い温度に設定された制御終了温度へと到達したことを条件に、環境用ファンを停止状態に制御することが望ましい。

また、本発明において、内部環境調整部は、本体ハウジング内部の雰囲気を加温するヒータモジュールで構成されていてもよい。この場合、内部環境制御部は、内部環境検出部によって検出された湿度が基準環境範囲の上限湿度を規定する制御開始湿度に到達した場合、ヒータモジュールの電源をオン状態に制御し、その後、内部環境検出部によって検出された湿度が制御開始湿度よりも低い湿度に設定された制御終了湿度へと到達したことを条件に、ヒータモジュールの電源をオフ状態に制御することが好ましい。

また、本発明において、内部環境調整部は、ペルチェ素子を用いた冷却モジュールで構成されていてもよい。この場合、内部環境制御部は、内部環境検出部によって検出された湿度が基準環境範囲の上限湿度を規定する制御開始湿度に到達した場合、冷却モジュールの電源をオン状態に制御し、その後、内部環境検出部によって検出された湿度が制御開始湿度よりも低い湿度に設定された制御終了湿度へと到達したことを条件に、冷却モジュールの電源をオフ状態に制御することが望ましい。

また、本発明において、内部環境調整部は、ペルチェ素子を用いた冷却モジュールと、本体ハウジング内部の雰囲気を加温するヒータモジュールで構成してもよい。この場合、内部環境制御部は、内部環境検出部によって検出された温度が、低温状態であるか或いは高温状態であるかを切り分ける判定温度以上である場合には、第１の環境制御を行い、内部環境検出部によって検出された温度が、判定温度よりも小さい場合には、第２の環境制御を行うことが好ましい。ここで、第１の環境制御は、内部環境検出部によって検出された湿度が基準環境範囲の上限湿度を規定する制御開始湿度に到達した場合に、冷却モジュールの電源がオン状態に制御され、その後、内部環境検出部によって検出された湿度が制御開始湿度よりも低い湿度に設定された制御終了湿度へと到達したことを条件に、冷却モジュールの電源がオフ状態に制御される。第２の環境制御は、内部環境検出部によって検出された湿度が制御開始湿度に到達した場合、ヒータモジュールの電源がオン状態に制御され、内部環境検出部によって検出された湿度が制御終了湿度へと到達したことを条件に、ヒータモジュールの電源がオフ状態に制御される。

本発明によれば、本体ハウジング内部の湿度および温度をモニタリングし、本体ハウジングの内部環境が予め設定された基準環境範囲内となるように、内部環境調整部を制御して、内部環境を調整することにより、内部環境の変化にともなうデータ収集装置の誤動作を未然に抑制することができる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の実施形態にかかるデータ収集装置３が適用される農作物育成支援システム１の全体構成を示すブロック図である。本実施形態にかかる農作物育成支援システム１は、農家の作業者側に設けられる農家側コンピュータ（以下「農家側ＰＣ」という）２と、農地に設けられるデータ収集装置（フィールドサーバ）３と、集計・解析者側に設けられるサーバ４とを主体に構成されている。この農作物育成支援システム１において、農家側ＰＣ２、データ収集装置３およびサーバ４は、インターネット等の電気通信回線５を介して相互に情報通信可能に構成されている。

農家側ＰＣ２は、パーソナルコンピュータ、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の汎用の情報処理装置により構成されている。この農家側ＰＣ２は、電気通信回線５を介してデータ収集装置３またはサーバ４が保有する各種情報（具体的には、収集データ）を閲覧またはダウンロードしたり、電気通信回線５を介してデータ収集装置３を遠隔操作したりすることができる。

データ収集装置３は、農作物を育成する農地に設置されており、農作およびこの農地における農作物に関する情報（データ）を収集する。なお、このデータ収集装置３の詳細については、後述する。このデータ収集装置３は、図示しないアクセスポイントとの間で無線通信を行うことにより、電気通信回線５を介して農家側ＰＣ２またはサーバ４との間で情報通信を行うことができる。

サーバ４は、ワークステーション等の汎用の情報処理装置により構成されている。このサーバは、データ収集装置３が検出した情報を受信したり、受信した情報を農家毎に所定の形式で集計したり、集計した情報を統計処理等の解析手法を利用して解析することにより農地及び農作物にとって最適な育成条件に関する情報を抽出したり、抽出された情報を農家側ＰＣ２に送信する機能を実現したりすることができる。

図２は、本実施形態にかかるデータ収集装置３の外観を模式的に示す斜視図である。データ収集装置３は、本体ユニット３０を主体に構成されている。本体ユニット３０は、全体的に長方形形状を有する本体ハウジング３０ａと、本体ハウジング３０ａの底部に連結される脚部３０ｂとを有している。この脚部３０ｂは、その一部分が地中に埋設されており、これにより、本体ハウジング３０ａ（本体ユニット３０）が農地に設置される。本実施形態において、本体ハウジング３０ａは、その上部が、例えば、略角錐といったように尖鋭形状に設定されており、また、その表面の粗さが少なく設定されて滑らかな面状態になっている。支柱３０ｃは、本体ハウジング３０ａおよび脚部３０ｂとは独立して構成されており、その一部分が地中に埋設されている。この支柱３０ｃは、その上部に、後述する情報収集手段の一つであるカメラユニット７８と温湿度センサ７１とが取り付けられている。

図３は、データ収集装置３のハード構成を模式的に示す断面図であり、（ａ）は、データ収集装置３の表面側から眺めた断面図、（ｂ）は、データ収集装置３の裏面側から眺めた断面図である。本体ユニット３０は、本体ハウジング３０ａの内部に、制御手段、データ収集手段および通信手段といった、データ収集および情報の送受信に必要な種々の電子部品が収容されている。

具体的には、本体ハウジング３０ａは、無線カードや外部メモリが搭載されたＣＰＵボード３１、データ収集を行うデータ収集ボード３２、各種の電子部品に電力を供給するＡＣ／ＤＣ電源３３およびＤＣ／ＤＣ電源３４を収容している。これ以外にも、データ収集ボード３２に入力される信号のノイズを除去するノイズフィルタ３５、情報収集手段に繋がるケーブルが物理的に接続されるセンサインターフェース３６、外部電源に繋がるケーブルが物理的に接続される電源インターフェース３７、必要な情報を表示する表示ユニット３８などが本体ハウジング３０ａ内に収容されている。

さらに、本体ハウジング３０ａには、その底部に形成された開口４０を介して外気を内部に取り込むセンサ用ファン４１が収容されているとともに、このセンサ用ファン４１からの空気を本体ハウジング３０ａの上方へと導く筒形状の通風部４２が設けられている。また、本体ハウジング３０ａには、横側面の底部側に形成された吸入口４３を介してハウジング内部に外気を取り込むとともに、横側面の上部側に形成された排出口４４を介してハウジング内部の空気を外部に排出する環境用ファン４５が設けられている。吸入口４３は、排出口４４よりも鉛直下方にレイアウトされており、また、環境用ファン４５は、その吹き出し面が排出口４４に望むように、排出口４４の近傍にレイアウトされている。

図４は、本体ハウジング３０ａの横側面を模式的に示す側面図である。同図に示すように、本体ハウジング３０ａの横側面に形成された排出口４４は、その開口領域が、小孔がメッシュ状に形成されたメッシュ部材４６によって覆われている。このメッシュ部材４６は、排出口４４からハウジング内部へと進入する雨水を規制するために設けられており、その小孔の径は、雨水の水滴よりも小さくなるように、かつ、通風を妨げないように、実験やシミュレーションを通じてその最適値が設定されている。この排出口４４には、シャッター部４７が開閉自在に設けられており、このシャッター部４７は、図示しない駆動機構によって開閉方向へスライド駆動される。なお、図４には示されていないが、吸入口４３にも、排出口４４と同様に、開口領域を覆うメッシュ部材４６と、開口領域を開閉するシャッター部４７とが設けられている。

さらに、本体ハウジング３０ａには、本体ハウジング３０ａ内部の雰囲気を加温するヒータモジュール暖房装置としてのヒータモジュール４８、ペルチェ素子を用いた冷却モジュール４９、および、温度および湿度を検出する温湿度センサ５０が収容されている。この温湿度センサ５０は、ＣＰＵボード３１の近傍に設けられている。

本体ハウジング３０ａに収容される個々の電子部品は、本体ハウジング３０ａの内部に配置されたボードに組み付けられている。これらの電子部品において、回路等の機能部位が直接的に露出する領域には、防護壁３９が設けられており、その露出領域が防護壁３９によって覆われている。図３には、例示的に、２つの防護壁３９が設けられている。

図５は、データ収集装置３の構成を機能的に示すブロック図である。本体ユニット３０は、これを機能的に捉えた場合、データ制御部５１と、データ収集部５２と、データ演算部５３と、データ記憶部５４と、データ表示部５５と、無線通信制御部５６と、無線通信部５７と、センサインターフェース（センサＩ／Ｆ）部５８と、電源部５９と、内部環境制御部６０と、内部環境検出部６１と、内部環境調整部６２とを有している。

データ制御部５１は、数値計算や情報処理、機器制御などを行い、データ収集装置３の動作を総合的に制御する。本実施形態との関係では、データ制御部５１は、データ演算部５３によって生成される情報をデータ記憶部５４に記憶させたり、データ表示部５５に表示させたりする。また、データ制御部５１は、データ記憶部５４に記憶されている情報を読み込み、これを無線通信制御部５６に対して出力したりする。

データ収集部５２は、センサＩ／Ｆ部５８を介して、各種センサ７０〜７７からのセンサ信号およびカメラユニット７８からの画像信号を、予め設定された周期で自動的に収集する。データ収集部５２によって収集されたデータはデータ演算部５３に対して出力される。

データ演算部５３は、データ収集部５２から出力される各種の信号のそれぞれを対象として、センサ信号（電圧値など）を、利用者が理解することができる所定の形式（例えば、温度）に変換することにより、データ（以下「収集データ」という）を生成する。データ演算部５３において生成された収集データは、データ制御部５１に対して出力される。

データ記憶部５４は、収集データを記憶する機能を担っている。データ演算部５３からデータ制御部５１に対して出力された収集データは、データ制御部５１によってデータ記憶部５４に格納される。データ記憶部５４には、収集データ毎に、そのデータとともに、例えば、データを取得した時間や日付が対応付けて記憶される。

データ表示部５５は、データ制御部５１によって制御されて、データ演算部５３から出力される収集データを表示したり、現在の動作状況といった各種の情報を表示する。このデータ表示部５５により、農地において、収集データをリアルタイムで閲覧したり、その動作状況を把握することができる。

無線通信制御部５６は、所定時間毎に、データ制御部５１に対してデータ記憶部５４に記憶されている所定の量の収集データ（例えば、サーバ４に対して未送信分の収集データ）を要求する。無線通信制御部５６は、データ制御部５１から収集データを取得すると、この収集データを無線通信部５７を介して指定されたアクセスポイントへと送信することにより、サーバ４に対して収集データを送信する。また、無線通信制御部５６は、無線通信部５７を介して農家側ＰＣ２から収集データの送信要求を受信した場合には、送信要求において指定される所定期間分の収集データを、データ制御部５１に対して要求する。無線通信制御部５６は、データ制御部５１から収集データを取得すると、この収集データを無線通信部５７を介して指定されたアクセスポイントへと送信することにより、送信要求を送信した農家側ＰＣ２に対して収集データを送信する。

無線通信部５７は、無線通信を行うアンテナ機能を担っている。

センサＩ／Ｆ部５８は、各種センサ７０〜７７およびカメラユニット７８といった、農地および農地における農作物に関する情報を検出する情報検出手段からの検出信号や画像信号を、データ収集部５２へと伝送する。

電源部５９は、ソーラーパネル，１００Ｖ電源，１２Ｖバッテリ等の電源から電力の供給を受けることにより、本体ユニット３０のシステム各部に電力を供給するとともに、電源状態を制御する機能を担っている。

内部環境制御部６０は、外気温変化や雨氷によって本体ハウジング３０ａの内部環境が変化することにより、内部に収容された電子部品（特に、図３に示すＣＰＵボード３１）に動作の不具合が生じないように、内部環境を制御する機能を担っている。換言すれば、内部環境制御部６０は、内部環境が予め設定された基準環境範囲内となるように、本体ハウジング３０ａの内部環境を計測する内部環境検出部６１からの計測結果に基づいて、本体ハウジング３０ａの内部環境を調整する内部環境調整部６２を制御する。

ここで、データ制御部５１、データ演算部５３、データ記憶部５４、無線通信制御部５６および内部環境制御部６０は、図３に示すＣＰＵボード３１によって各々の機能が実行される。データ収集部５２は、図３に示すデータ収集ボード３２によってその機能が実行される。データ表示部５５は、図３に示す表示ユニット３８によってその機能が実行され、また、無線通信部５７は、図示しないアンテナによってその機能が実行される。Ｉ／Ｆ部５８は、図３に示すセンサインターフェース３６によってその機能が実行される。電源部５９は、図３に示すＡＣ／ＤＣ電源３３、ＤＣ／ＤＣ電源３４および電源インターフェース３７によってその機能が実行される。内部環境検出部６１は、図３に示す温湿度センサ５０によってその機能が実行される。内部環境調整部６２は、吸入口４３および排出口４４を開閉するシャッター部４７、環境用ファン４５、ヒータモジュール４８、および、冷却モジュール４９のいずれか一つ、または、これらの組合せによってその機能が実行される。

このような構成の本体ユニット３０には、センサＩ／Ｆ部５８を介して、各種センサ７０〜７７からのセンサ信号およびカメラユニット７８からの画像信号が接続されている。

温湿度センサ７０〜７２は、温度および湿度を検出するセンサであり、白金測温抵抗体型（温度）および静電容量式高分子ポリマー型（湿度）などを用いることができる。温湿度センサ７０は、図３に示すように、本体ユニット３０の本体ハウジング３０ａ内において、センサ用ファン４１と通風部４２との間に設けられており、センサ用ファン４１によって取り込まれた空気から、農地における温度および湿度を検出する。温湿度センサ７１は、本体ユニット３０の外部、例えば、図２に示すように、支柱３０ｃに取り付けられており、農地における温度および湿度を検出する。また、温湿度センサ７２は、農地において温湿度センサ７１とは異なる箇所に設置されており、農地における温度および湿度を検出する。

土壌温度センサ７３は、農地における土壌温度を検出するセンサである。土壌水分センサ７４は、農地における土壌水分を検出するセンサであり、例えば、電気抵抗型のセンサを用いることができる。土壌ＥＣセンサ７５は、電気伝導度を用いて、農地の土壌中に存在している肥料分の含有傾向を検出するセンサである。日射量センサ７６は、地表面上の全天日射量を検出するセンサであり、熱電対型などを用いることができる。ＣＯ２センサ７７は、ＣＯ_２濃度を検出するセンサであり、個体高分子型などを用いることができる。

カメラユニット７８は、カメラ（図示せず）と、このカメラを駆動する電源部（図示せず）とを主体に構成されており、これらの要素がハウジングの内部に収容されている。カメラユニット７８は、図２に示すように、支柱３０ｃに取り付けられている。カメラは、イメージセンサ（例えば、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサ等）が内蔵されており、農地および農地における農作物を含む景色を撮像し、これを画像信号として出力する。電源部は、ソーラーパネル，１００Ｖ電源，１２Ｖバッテリ等の電源から電力の供給を受けることにより、カメラユニット７８のシステム各部に電力を供給するとともに、電源状態を制御する機能を担っている。

以下、本発明の特徴の一つである、内部環境制御部６０によって実行される内部環境の制御手法について説明する。本実施形態では、内部環境調整部６２として、吸入口４３および排出口４４を開閉するシャッター部４７を制御することにより、夏期などの高温時に対応した内部環境の制御手法について説明する。

図６は、外気温と本体ハウジング３０ａ内部における温度（以下「内部温度」という）との推移を示す説明図であり、実線で内部温度を、一点鎖線で外気温を示す。本実施形態において、内部環境制御部６０には、内部環境の制御開始を判定する制御開始温度Ｘ１（例えば、５０℃）と、この制御開始温度Ｘ１よりも低い温度であって、内部環境の制御終了を判定する制御終了温度Ｙ１（例えば、４０℃）とが設定されている。この制御開始温度Ｘ１は、基準環境範囲の上限温度を規定する温度であり、本体ハウジング３０ａに収容される電子部品（例えば、ＣＰＵボード３１）の動作保証上限温度に基づいて設定されている。また、内部環境制御部６０は、内部環境検出部６１である温湿度センサ５０から内部温度を所定時間毎に取得し、これを制御開始温度Ｘ１および制御終了温度Ｙ１と比較している。

まず、夜間といったように外気温が低いシーンでは（時間Ｔ１以前）、内部環境制御部６０は、吸入口４３および排出口４４におけるシャッター部４７を閉状態に制御している。

夏期の日中のように、太陽の積算照射時間が増加し、また、外気温が上昇すると、本体ハウジング３０ａの内部温度が上昇する。そして、時間Ｔ１において、内部温度が制御開始温度Ｘ１に到達した場合、内部環境制御部６０は、シャッター部４７を開状態に制御する。これにより、吸入口４３および排出口４４が開放されるため、本体ハウジング３０ａ内部の換気が可能となる。そのため、時間Ｔ１以降は、内部温度が低下する傾向となる。その後、内部環境制御部６０は、内部温度が制御終了温度Ｙ１へと到達したことを条件として、シャッター部４７を閉状態に制御する（時間Ｔ２）。

外気温がさらに上昇しているようなケースでは、時間Ｔ２において吸入口４３および排出口４４が閉じられることにより、それ以降は、内部温度が再度上昇する傾向となる。そして、内部環境制御部６０は、内部温度が制御開始温度Ｘ１へと到達した場合には、シャッター部４７を開状態に制御する（時間Ｔ３）。これにより、本体ハウジング３０ａ内部の換気が可能となるため、時間Ｔ３以降は、内部温度が低下する傾向となる。その後、内部環境制御部６０は、内部温度が制御終了温度Ｙ１へと到達したことを条件として、シャッター部４７を閉状態に制御する（時間Ｔ４）。

外気温が低下傾向にあるケースでは、吸入口４３および排出口４４が閉じられたとしても、時間Ｔ４以降は内部温度も低下する傾向となり、内部温度が制御開始温度Ｘ１へと再度到達するまでは、吸入口４３および排出口４４が閉じられたままの状態となる。

このように本実施形態において、屋外の環境情報（本実施形態では、農作およびこの農地における農作物に関する情報）を収集するデータ収集装置３は、本体ハウジング３０ａと、内部環境検出部６１と、内部環境調整部６２と、内部環境制御部６０とを主体に構成されている。ここで、内部環境検出部６１は、本体ハウジング３０ａ内部の温度および湿度を検出する。内部環境調整部６２は、本体ハウジング３０ａ内部の温度または湿度を調整する。内部環境制御部６０は、本体ハウジング３０ａの内部環境が予め設定された基準環境範囲内となるように、内部環境検出部６１の検出結果に基づいて、内部環境調整部６２を制御する。ここで、内部環境調整部６２は、本体ハウジング３０ａに形成された通気用の開口（本実施形態では、吸入口４３および排出口４４）において開閉自在に設けられたシャッター部４７とで構成されている。内部環境制御部６０は、内部環境検出部６１によって検出された温度が基準環境範囲の上限温度を規定する制御開始温度Ｘ１に到達した場合、シャッター部４７を開状態に制御し、その後、内部環境検出部６１によって検出された温度が制御開始温度Ｘ１よりも低い温度に設定された制御終了温度Ｙ１へと到達したことを条件に、シャッター部４７を閉状態に制御する。

かかる構成によれば、本体ハウジング３０ａの温度が、制御開始温度Ｘ１に到達した場合には、シャッター部４７が開状態に制御される。シャッター部４７の開放により、本体ハウジング３０ａ内部の空気が換気されるので、内部温度の上昇が抑制され、これにより、本体ハウジング３０ａの内部環境を基準環境範囲内に収めることができる。そのため、高温環境下におけるデータ収集装置３の誤動作を未然に抑制することができる。

また、その後、制御終了温度Ｙ１に到達した場合には、シャッター部４７が開状態に制御されるので、吸入口４３や排出口４４から本体ハウジング３０ａの内部に雨水が進入するといった事態を抑制することができる。そのため、誤動作の抑制とともに、本体ハウジング３０ａの内部に収容される電子部品の保護を有効に行うことができる。

また、本実施形態によれば、本体ハウジング３０ａは、その上部が尖鋭形状に設定されている。本体ハウジング３０ａの上部形状を、フラットな面に設定した場合には、鳥などの害獣が本体ハウジング３０ａの上部にとまり易くなり、本体ハウジング３０ａがフン等によって汚されるといった可能性がある。この害獣による被害は、美観を損なうばかりでなく、表示ディスプレの表示面を汚したり、センシング機能、通信機能を妨げたりといったように、データ収集装置３の機能を害する虞さえある。

しかしながら、本体ハウジング３０ａの上部を尖鋭形状とすることにより、鳥などの害獣が本体ハウジング３０ａの上部にとまり難くなるため、美観的・機能的な不都合を解決することができる。また、尖鋭形状に設定される本体ハウジング３０ａの上部は、その表面を滑らかにして面の粗さが少なくなるように設定されている。これにより、本体ハウジング３０ａの上部に害獣の爪等が係りにくくなるので、害獣をよりとまり難くすることができる。なお、図２に示す例では、本体ハウジング３０ａ上部の尖鋭形状として、単一の角錐形状が設定されているが、本発明はこれに限定されず、例えば、単一の円錐形状に設定してもよい。また、これ以外にも、本体ハウジング３０ａ上部の尖鋭形状としては、複数の円錐、複数の角錐、複数の針状部材を、矩形状のハウジング上面に設ける構成であってもよい。

また、本実施形態によれば、本体ハウジング３０ａに収容される電子部品において、回路等の機能部位が直接的に露出する領域は、防護壁３９によって覆われている。この防護壁３９により、本体ハウジング３０ａの内部に雨水が浸入した場合であっても、これが回路などの機能部位に到達し、電子部品の機能を妨げたり、故障を引き起したりするといった事態を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、センサ用ファン４１によって外気を取り込むための開口４０が本体ハウジング３０ａの底部に形成されている。そのため、この開口４０から雨水が本体ハウジング３０ａの内部に進入し難い構成となっている。また、開口４０からセンサ用ファン４１によって本体ハウジング３０ａの内部に取り込まれた空気は、筒形状の通風部４２の内部を流れつつ、上方へと向かう流れとなっている。そのため、取り込まれた外気に雨水が含まれているようなケースであっても、重力の作用によって雨水が上方へと到達し難くなるとともに、通風部４２によって雨水が電子部品側へと飛散することを抑制することができる。

また、本実施形態によれば、吸入口４３および排出口４４は、その開口領域が、小孔がメッシュ状に形成されたメッシュ部材４６によって覆われている。これにより、個々の開口領域より雨水が浸入し難い構成とすることができる。また、環境用ファン４５は、その吹き出し面が排出口４４に望むように、排出口４４の近傍にレイアウトされている。そのため、排出口４４は、環境用ファン４５によって本体ハウジング３０ａの内部から外部へと空気が吹き出すため、そこから雨水が本体ハウジング３０ａの内部に進入するといった事態を抑制することができる。また、吸入口４３は、排出口４４よりも鉛直下方にレイアウトされており、環境用ファン４５によって本体ハウジング３０ａを通過する空気は、本体ハウジング３０ａ内を下方から上方へと移動する流れとなる。そのため、取り込まれた外気に雨水が含まれているようなケースであっても、重力の作用により、吸入口４３よりも上方に位置する電子部品へと雨水が到達し難くなる。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係るデータ収集装置３について説明する。この第２の実施形態に係るデータ収集装置３が第１の実施形態のそれと相違する点は、内部環境制御部６０によって実行される内部環境の制御手法である。本実施形態では、内部環境調整部６２として、ヒータモジュール４８を制御することにより、低温多湿時に対応した内部環境の制御手法について説明する。なお、データ収集装置３のシステム構成については、第１の実施形態のそれと同じであり、重複する部分の説明は省略することとし、以下、相違点を中心に説明する。

図７は、本体ハウジング３０ａ内部の湿度（以下「内部湿度」という）と内部温度との推移を示す説明図であり、実線で内部湿度を、一点鎖線で内部温度を示す。本実施形態において、内部環境制御部６０には、内部環境の制御開始を判定する制御開始湿度Ｘ２（例えば、８５％）と、この制御開始湿度よりも低い湿度であって、内部環境の制御終了を判定する制御終了湿度Ｙ２（例えば、６０℃）とが設定されている。この制御開始湿度Ｘ２は、基準環境範囲の上限湿度を規定する温度であり、本体ハウジング３０ａに収容される電子部品（例えば、ＣＰＵボード３１）の動作保証上限湿度に基づいて設定されている。また、内部環境制御部６０は、内部環境検出部６１である温湿度センサ５０から内部湿度を所定時間毎に取得し、これを制御開始湿度Ｘ２および制御終了湿度Ｙ２と比較している。

まず、内部湿度が低いシーンでは（時間Ｔ１以前）、内部環境制御部６０は、ヒータモジュール４８の電源をオフ状態に制御している。

降雨時のように外部の湿度が増加すると、内部湿度も上昇する。そして、時間Ｔ１において、内部湿度が制御開始湿度Ｘ２へと到達した場合、内部環境制御部６０は、ヒータモジュール４８の電源をオン状態に制御する。これにより、時間Ｔ１以降は、本体ハウジング３０ａ内部温度が上昇する傾向となり、飽和水蒸気量が増えるため、内部湿度が低下する傾向となる。その後、内部環境制御部６０は、内部湿度が制御終了湿度Ｙ２へと到達したことを条件として、ヒータモジュール４８の電源をオフ状態に制御する（時間Ｔ２）。

外部の湿度が高いケースでは、時間Ｔ２においてヒータモジュール４８がオフ状態となることにより、それ以降は、内部湿度が上昇する傾向となる。そして、内部環境制御部６０は、内部湿度が制御開始湿度Ｘ２へと到達した場合、ヒータモジュール４８の電源をオン状態に制御する。これにより、時間Ｔ３以降は、内部湿度が低下する傾向となる。その後、内部環境制御部６０は、内部湿度が制御終了湿度Ｙ２へと到達したことを条件として、ヒータモジュール４８の電源をオフ状態に制御する。

一方、外部の湿度が低いケースでは、ヒータモジュール４８がオフ状態となっても、時間Ｔ４以降は、内部湿度も低下する傾向となり、内部湿度が制御開始湿度Ｘ２へと再度到達するまでは、ヒータモジュール４８の電源はオフ状態のままとなる。

このように本実施形態において、内部環境調整部６２は、本体ハウジング３０ａ内部の雰囲気を加温するヒータモジュール４８で構成されている。内部環境制御部６０は、内部環境検出部６１によって検出された湿度が基準環境範囲の上限湿度を規定する制御開始湿度Ｘ２に到達した場合、ヒータモジュール４８の電源をオン状態に制御し、その後、内部環境検出部６１によって検出された湿度が制御開始湿度Ｘ２よりも低い湿度に設定された制御終了湿度Ｙ２へと到達したことを条件に、ヒータモジュール４８の電源をオフ状態に制御する。

かかる構成によれば、本体ハウジング３０ａの湿度が、制御開始湿度Ｘ２に到達した場合には、ヒータモジュール４８の電源がオン状態に制御される。そのため、本体ハウジング３０ａ内の雰囲気の温度が上昇し、飽和水蒸気量が大きくなるので、内部温度の湿度が低下し、これにより、本体ハウジング３０ａの内部環境を基準環境範囲内に収めることができる。そのため、低温多湿環境下におけるデータ収集装置３の誤動作を未然に抑制することができる。

また、その後、内部湿度が制御終了温度Ｙ２に到達した場合には、ヒータモジュール４８の電源がオフ状態に制御されるので、不必要にヒータモジュール４８を動作させて電力を不要に消費するといった事態を抑制することができる。

また、ヒータモジュール４８を用いて湿度の増加を抑制した場合には、ヒータモジュール４８によって内部温度の低下も抑制することができる。

（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係るデータ収集装置３について説明する。この第２の実施形態に係るデータ収集装置３が第１の実施形態のそれと相違する点は、内部環境制御部６０によって実行される内部環境の制御手法である。本実施形態では、内部環境調整部６２として、シャッター部４７および環境用ファン４５を制御することにより、高温時に対応した内部環境の制御手法について説明する。なお、データ収集装置３のシステム構成については、第１の実施形態のそれと同じであり、重複する部分の説明は省略することとし、以下、相違点を中心に説明する。

図８は、外気温と本体ハウジング３０ａの内部温度との推移を示す説明図であり、実線で内部温度を、一点鎖線で外気温を示す。本実施形態において、内部環境制御部６０には、内部環境の制御開始を判定する制御開始温度Ｘ３（例えば、５０℃）と、この制御開始温度Ｘ３よりも低い温度であって、内部環境の制御終了を判定する制御終了温度Ｙ３（例えば、４０℃）とが設定されている。この制御開始温度Ｘ３は、基準環境範囲の上限温度を規定する温度であり、本体ハウジング３０ａに収容される電子部品（例えば、ＣＰＵボード３１）の動作保証上限温度に基づいて設定されている。また、内部環境制御部６０は、内部環境検出部６１である温湿度センサ５０から内部温度を所定時間毎に取得し、これを制御開始温度Ｘ３および制御終了温度Ｙ３と比較している。

まず、夜間といったように外気温が低いシーンでは（時間Ｔ１以前）、内部環境制御部６０は、吸入口４３および排出口４４におけるシャッター部４７を閉状態に制御するとともに、環境用ファン４５の電源をオフ状態に制御している。

夏期における日中のように、太陽の積算照射時間が増加し、また、外気温が上昇すると、本体ハウジング３０ａの内部温度が上昇する。そして、時間Ｔ１において、内部温度が制御開始温度Ｘ３へと到達した場合、内部環境制御部６０は、シャッター部４７を開状態に制御するとともに、環境用ファン４５の電源をオン状態に制御する。これにより、本体ハウジング３０ａ内部の換気が可能となるとともに、環境用ファン４５によって換気が促進される。そのため、時間Ｔ１以降は、内部温度が低下する傾向となる。その後、内部環境制御部６０は、内部温度が制御終了温度Ｙ３へと到達したことを条件に、シャッター部４７を閉状態に制御するとともに、環境用ファン４５の電源をオフ状態に制御する（時間Ｔ２）。

外気温がさらに上昇しているようなケースでは、時間Ｔ２において吸入口４３および排出口４４が閉じられることにより、それ以降は、内部温度が再度上昇する傾向となる。そして、内部環境制御部６０は、内部温度が制御開始温度Ｘ３へと到達した場合、シャッター部４７を開状態に制御するとともに、環境用ファン４５の電源をオフ状態に制御する（時間Ｔ３）。これにより、本体ハウジング３０ａ内部の換気が促進されるため、時間Ｔ３以降は、内部温度が低下する傾向となる。その後、内部環境制御部６０は、内部温度が制御終了温度Ｙ３へと到達したことを条件に、シャッター部４７を閉状態に制御するとともに、環境用ファン４５の電源をオフ状態に制御する。

外気温が低下傾向にあるケースでは、吸入口４３および排出口４４が閉じられたとしても、時間Ｔ４以降は内部温度も低下する傾向となり、内部温度が制御開始温度Ｘ３へと再度到達するまでは、吸入口４３および排出口４４が閉じられた状態、かつ、環境用ファン４５がオフ状態のままとなる。

このように本実施形態において、内部環境調整部６２は、排出口４４の近傍に配置されて回転駆動する環境用ファン４５をさらに有している。また、内部環境制御部６０は、内部環境検出部６１によって検出された温度が制御開始温度Ｘ３に到達した場合、シャッター部４７を開状態に制御し、さらに、環境用ファン４５を回転状態に制御する。その後、内部環境制御部６０は、内部環境検出部６１によって検出された温度が制御終了温度Ｙ３へと到達したことを条件に、シャッター部４７を閉状態に制御し、さらに、環境用ファン４５を停止状態に制御する。

かかる構成によれば、本体ハウジング３０ａの温度が、制御開始温度Ｘ３に到達した場合には、さらに、環境用ファン４５が回転状態に制御される。そのため、シャッター部４７の開放とともに、環境用ファン４５の回転により、本体ハウジング３０ａ内部の換気がより促進されるので、内部温度の上昇が抑制され、これにより、本体ハウジング３０ａの内部環境を基準環境範囲内に収めることができる。これにより、高温環境下におけるデータ収集装置３の誤動作を未然に抑制することができる。

また、その後、制御終了温度Ｙ３に到達した場合には、さらに、環境用ファン４５が停止状態に制御される。そのため、吸入口４３や排出口４４から本体ハウジング３０ａの内部に雨水が進入するといった事態を抑制することができるとともに、不必要に環境用ファン４５を動作させて電力を不要に消費するといった事態を抑制することができる。そのため、本体ハウジング３０ａの内部に収容される電子部品の保護とともに、不要な電力消費を抑制することができる。

（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態に係るデータ収集装置３について説明する。この第４の実施形態に係るデータ収集装置３が第１の実施形態のそれと相違する点は、内部環境制御部６０によって実行される内部環境の制御手法である。本実施形態では、内部環境調整部６２として、冷却モジュール４９を制御することにより、高温多湿時に対応した内部環境の制御手法について説明する。なお、データ収集装置３のシステム構成については、第１の実施形態のそれと同じであり、重複する部分の説明は省略することとし、以下、相違点を中心に説明する。

図９は、本体ハウジング３０ａの内部温度と内部湿度との推移を示す説明図であり、実線で内部湿度を、一点鎖線で内部温度を示す。本実施形態において、内部環境制御部６０には、内部環境の制御開始を判定する制御開始湿度Ｘ４（例えば、８５％）と、この制御開始湿度よりも低い湿度であって、内部環境の制御終了を判定する制御終了湿度Ｙ４（例えば、６０℃）とが設定されている。この制御開始湿度Ｘ４は、基準環境範囲の上限湿度を規定する温度であり、本体ハウジング３０ａに収容される電子部品（例えば、ＣＰＵボード３１）の動作保証上限湿度に基づいて設定されている。また、内部環境制御部６０は、内部環境検出部６１である温湿度センサ５０から内部湿度を所定時間毎に取得し、これを制御開始湿度Ｘ４および制御終了湿度Ｙ４と比較している。

まず、内部湿度が低いシーンでは（時間Ｔ１以前）、内部環境制御部６０は、冷却モジュール４９の電源をオフ状態に制御している。

降雨時のように外部の湿度が増加すると、内部湿度も上昇する。そして、時間Ｔ１において、内部湿度が制御開始湿度Ｘ４へと到達した場合、内部環境制御部６０は、冷却モジュール４９の電源をオン状態に制御する。これにより、時間Ｔ１以降は、本体ハウジング３０ａ内部温度が低下する傾向となるとともに、冷却モジュール４９の周囲の雰囲気の飽和水蒸気量が低下する。これにより、本体ハウジング３０ａの内部の水蒸気が、冷却モジュール４９の表面に結露となって凝縮し、結果として、内部湿度が低下する傾向となる。その後、内部環境制御部６０は、内部湿度が制御終了湿度Ｙ４へと到達したことを条件に、冷却モジュール４９の電源をオフ状態に制御する（時間Ｔ２）。

外部の湿度が高いケースでは、時間Ｔ２において冷却モジュール４９がオフ状態となることにより、それ以降は、内部湿度が再度上昇する傾向となる。そして、内部環境制御部６０は、内部湿度が制御開始湿度Ｘ４へと到達した場合には、冷却モジュール４９の電源をオン状態に制御する（時間Ｔ３）。これにより、時間Ｔ３以降は、内部湿度が低下する傾向となる。その後、内部環境制御部６０は、内部湿度が制御終了湿度Ｙ４へと到達したことを条件として、冷却モジュール４９の電源をオフ状態に制御する。

一方、外部の湿度が低いケースでは、冷却モジュール４９がオフ状態となっても、時間Ｔ４以降は、内部湿度も低下する傾向となり、内部湿度が制御開始湿度Ｘ４へと再度到達するまでは、冷却モジュール４９の電源はオフ状態のままとなる。

このように本実施形態において、内部環境調整部６２は、本体ハウジング３０ａ内部の雰囲気を冷却する冷却モジュール４９で構成されている。内部環境制御部６０は、内部環境検出部６１によって検出された湿度が基準環境範囲の上限湿度を規定する制御開始湿度Ｘ４に到達した場合、冷却モジュール４９の電源をオン状態に制御し、その後、内部環境検出部６１によって検出された湿度が制御開始湿度Ｘ４よりも低い湿度に設定された制御終了湿度Ｙ４へと到達したことを条件に、冷却モジュール４９の電源をオフ状態に制御する。

かかる構成によれば、本体ハウジング３０ａの湿度が、制御開始湿度Ｘ４に到達した場合には、冷却モジュール４９の電源がオン状態に制御される。そのため、冷却モジュール４９周囲の温度が低下し、その雰囲気の飽和水蒸気量が小さくなり、冷却モジュール４９の表面に水蒸気が結露として恐縮する。これにより、本体ハウジング３０ａの内部湿度が低下し、本体ハウジング３０ａの内部環境を基準環境範囲内に収めることができる。そのため、高温多湿環境下におけるデータ収集装置３の誤動作を未然に抑制することができる。

また、その後、内部湿度が制御終了温度Ｙ４に到達した場合には、冷却モジュール４９の電源がオフ状態に制御されるので、不必要に冷却モジュール４９を動作させて電力を不要に消費するといった事態を抑制することができる。

また、冷却モジュール４９を用いて湿度の増加を抑制した場合には、冷却モジュールに４９よって内部温度の上昇も抑制することができる。

ここで、本実施形態に示す内部環境の制御手法は、第２の実施形態のそれと組み合わせてもよい。これにより、内部環境調整部６２として、ヒータモジュール４８または冷却モジュール４９を制御することにより、多湿時に対応した内部環境の制御手法を提供することができる。この場合、内部環境制御部６０は、内部温度が判定温度以上である場合には、第４の実施形態に示すように、冷却モジュール４９を用いた第１の環境制御を行う。一方、内部環境制御部６０は、内部温度が判定温度よりも小さい場合には、第２の実施形態に示すように、ヒータモジュール４８を用いた第２の環境制御を行う。ここで、判定温度は、本体ハウジング３０ａの内部温度が、低温状態であるか或いは高温状態であるかを切り分けるための値であり、実験やシミュレーションを通じてその最適値が予め設定されている。

かかる構成によれば、低温であっても高温であっても多湿環境において、データ収集装置３の誤動作を未然に抑制することができる。

なお、上述した各実施家形態では、本体ハウジング３０ａは、一重構造となっているが、第１のハウジングをそれよりも大きな第２のハウジングで収容するといったように、多重構造で構成してもよい。個々のハウジングは、一方のハウジングパート（例えば、蓋形状のハウジングパート）と他方のハウジングパート（例えば、枡形状のハウジングパート）とを向かい合わせて接合することで構成することができる。この場合、本体ハウジング３０ａは、個々のハウジング毎に、ハウジングパート同士の合わせ面をそれぞれオフセットさせておくことが好ましい。これにより、外側に位置する第２のハウジングにおいて、その合わせ面から雨水が浸入したとしも、その内部に収容される第１のハウジングでは、合わせ面が第２のハウジングとはずれているので、第１のハウジングの内部へと雨水が浸入し難い構成とすることができる。これにより、本体ハウジング３０ａの内部に収容する電子部品の保護を有効に行うことができる。

このように本体ハウジング３０ａを多重構造として場合には、防水性が高まるものの、内部環境が悪化した場合には、これが容易に解消されない虞がある。しかしながら、上述した各実施形態に示すように内部環境制御を行うことにより、本体ハウジング３０ａにおける内部環境を積極的に制御することができるので、内部環境を早期に改善することが可能となる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に種々の改変を施すことができる。データ収集装置３は、無線通信以外にも有線で通信を行ってもよい。また、サーバ４の無いシステムでも、或いは、サーバ４と直接的に接続されたシステムでの本発明にかかるデータ収集装置３を用いることができる。

また、上述した各実施形態では、データ収集装置３は、農地およびこの農地における農作物に関する情報を収集するものであるが、本発明はこれに限定されず、広く一般的に屋外の環境情報を収集するデータ収集装置として適用することができる。

データ収集装置３が適用される農作物育成支援システム１の全体構成を示すブロック図 データ収集装置３の外観を模式的に示す斜視図 データ収集装置３のハード構成を模式的に示す断面図 本体ハウジング３０ａの横側面を模式的に示す側面図 データ収集装置３の構成を機能的に示すブロック図 外気温と内部温度との推移を示す説明図 内部湿度と内部温度との推移を示す説明図 外気温と内部温度との推移を示す説明図 内部湿度と内部温度との推移を示す説明図

符号の説明

１ 農作物育成支援システム
２ ＰＣ
３ データ収集装置
４ サーバ
５ 電気通信回線
３０ 本体ユニット
３０ａ 本体ハウジング
３０ｂ 脚部
３０ｃ 支柱
３１ ＣＰＵボード
３２ データ収集ボード
３３ ＡＣ／ＤＣ電源
３４ ＤＣ／ＤＣ電源
３５ ノイズフィルタ
３６ センサインターフェース
３７ 電源インターフェース
３８ 表示ユニット
３９ 防護壁
４０ 開口
４１ センサ用ファン
４２ 通風部
４３ 吸入口
４４ 排出口
４４ 環境用ファン
４５ 環境用ファン
４６ メッシュ部材
４７ シャッター部
４８ ヒータモジュール
４９ 冷却モジュール
５０ 温湿度センサ
５１ データ制御部
５２ データ収集部
５３ データ演算部
５４ データ記憶部
５５ データ表示部
５６ 無線通信制御部
５７ 無線通信部
５８ センサインターフェース部
５９ 電源部
６０ 内部環境制御部
６１ 内部環境検出部
６２ 内部環境調整部
７０ 温湿度センサ
７１ 温湿度センサ
７２ 温湿度センサ
７３ 土壌温度センサ
７４ 土壌水分センサ
７５ 土壌ＥＣセンサ
７６ 日射量センサ
７７ ＣＯ２センサ
７８ カメラユニット

Claims (3)

1. 屋外の環境情報を収集するデータ収集装置において、
   屋外に設置されるとともに、前記環境情報の収集に必要な電子部品が収容された本体ハウジングと、
   前記本体ハウジング内部の温度および湿度を検出する内部環境検出部と、
   前記本体ハウジング内部の雰囲気を冷却する冷却モジュールと、前記本体ハウジング内部の雰囲気を加温するヒータモジュールとで構成され、前記本体ハウジング内部の温度または湿度を調整する内部環境調整部と、
   前記本体ハウジングの内部環境が予め設定された基準環境範囲内となるように、前記内部環境検出部の検出結果に基づいて、前記内部環境調整部を制御する内部環境制御部と
   を有し、
   前記内部環境制御部は、前記内部環境検出部によって検出された温度が、低温状態であるか或いは高温状態であるかを切り分ける判定温度以上である場合には、第１の環境制御を行い、前記内部環境検出部によって検出された温度が、前記判定温度よりも小さい場合には、第２の環境制御を行っており、
   前記第１の環境制御は、前記内部環境検出部によって検出された湿度が前記基準環境範囲の上限湿度を規定する制御開始湿度に到達した場合に、前記冷却モジュールの電源がオン状態に制御され、その後、前記内部環境検出部によって検出された湿度が前記制御開始湿度よりも低い湿度に設定された制御終了湿度へと到達したことを条件に、前記冷却モジュールの電源がオフ状態に制御され、
   前記第２の環境制御は、前記内部環境検出部によって検出された湿度が前記制御開始湿度に到達した場合、前記ヒータモジュールの電源がオン状態に制御され、前記内部環境検出部によって検出された湿度が前記制御終了湿度へと到達したことを条件に、前記ヒータモジュールの電源がオフ状態に制御されることを特徴とするデータ収集装置。
2. 前記内部環境調整部は、前記本体ハウジングに形成された通気用の開口において開閉自在に設けられたシャッター部を更に有し、
   前記内部環境制御部は、前記内部環境検出部によって検出された温度が前記制御開始温度に到達した場合、前記シャッター部を開状態に制御し、その後、前記内部環境検出部によって検出された温度が前記制御開始温度よりも低い温度に設定された制御終了温度へと到達したことを条件に、前記シャッター部を閉状態に制御することを特徴とする請求項１に記載されたデータ収集装置。
3. 前記内部環境調整部は、前記開口の近傍に配置されて回転駆動する環境用ファンを更に有し、
   前記内部環境制御部は、前記内部環境検出部によって検出された温度が前記制御開始温度に到達した場合、前記環境用ファンを回転状態に制御し、その後、前記内部環境検出部によって検出された温度が前記制御開始温度よりも低い温度に設定された制御終了温度へと到達したことを条件に、前記環境用ファンを停止状態に制御することを特徴とする請求項１または２に記載されたデータ収集装置。

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